2018注册计量师考试培训04-案例分析

测量数据处理案例范例3选择适当的测量方法，使系统误差抵消而不致带入测量结果中的误差符号相反。试验和测量中常用的几种方法1恒定系统误差消除法异号法改变测量中的某些条件，例如测量方向、电压极性等，使两种条件下的测量结果中的误差符号相反，取其平均值以消除系统误差。【案例】带有螺杆式读数装置的测量仪存在空行程，即螺旋旋转时，刻度变化而量杆不动，引起测量的系统误差。为消除这一系统误差，可从两个方向对线。第一次顺时针旋转对准刻度读数为D，设不含系统误差的值为A，空行程引起的恒定系统误差为，则DA；第二次逆时针旋转对准刻度读数为D，此时空行程引起的恒定系统误差为E，即DA一E。于是取平均值就可以得到消除了系统误差的测量结果ADD/2。交换法将测量中的某些条件适当交换，例如被测物的位置相互交换，设法使两次测量中的误差源对测结果的作用相反，从而抵消了系统误差。例如用等臂天平称重，第一次在右边秤盘中放置被测物X，在左边秤盘中放置砝码P，使天平平衡，这时被测物的质量为XPLL/L2，当两臂相等LLL2时XP；如果两臂存在微小的差异LLL2，而仍以XP为测量结果，就会使测量结果中存在系统误差。为了抵消这一系统误差，可以将被测物与砝码互换位置，此时天平不会平衡，改变砝码质量到P时天平平衡，则这时被测物的质量为XPL2/L1。所以可以用位置交换前后的两次测得值的几何平均值得到消除了系统误差的测量结果X（PP）1/2替代法保持测量条件不变，用某一已知量值的标准器替代被测件再作测量，使指示仪器的指示不变或指零，这时被测量等于已知的标准量，达到消除系统误差的目的。【案例1】用精密电桥测量某个电阻器时，先将被测电阻器接入电桥的一臂，使电桥平衡；然后用一个标准电阻箱代替被测电阻器接入，调节电阻箱的电阻，使电桥再次平衡。则此时标准电阻箱的电阻值就是被测电阻器的电阻值。可以消除电桥其他三个臂的不理想等因素引入的系统误差。【案例2】采用高频替代法校准微波衰减器，其测量原理图如图31所示。图31高频替代法校准微波衰减器测量原理图当被校衰减器衰减刻度从AL改变到A2时，调节标准衰减器从ASL到AS2，使接收机指示保持不变，则被校衰减器的衰减变化量AL一A2AX等于标准衰减器的衰减变化量ASAS2一ASL，可以使微波信号源和测量接收机在校准中不引入系统误差。2可变系统误差消除法合理地设计测量顺序可以消除测量系统的线性漂移或周期性变化引入的系统误差。对称测量法消除线性系统误差【案例1】用电压表作指示，测量被检电压源与标准电压源的输出电压之差，由于电压表零位存在线性漂移如图32所示，会使测量引入可变的系统误差。此时可以采用下列测量步骤来消除这种系统误差顺序测量4次，在T1时刻从电压表上读得标准电压源的电压测量值A，在T2时刻从电压表上读得被检电压源的电压测量值X，在T3时刻从电压表上再读得被检电压源的电压测量值X，在T4时刻再读得标准电压源的电压测量值况A。设标准电压源和被检电压源的电压分别为VS和VX，系统误差用表示，则T1时AVS十1，T2时XVX十2T3时XVX十3T4时AVS十4测量时只要满足T2一T1T4一T3，当线性漂移条件满足时，则有2143于是有VXVSXX/2AA/2，由上式得到的被检电压源与标准电压源的输出电压之差测量结果中消除了由于电压表线性漂移引入的系统误差。【案例2】用质量比较仪作指示仪表，用F2级标准砝码替代被校砝码的方法校准标称值为10KG的ML级砝码，为消除由质量比较仪漂移引入的可变系统误差，砝码的替代方案采用按“标准被校被校标准”顺序进行。测量数据如下第一次加标准砝码时读数为MS10010G，接着加被校砝码，读数为MX10020G；再第二次加被校砝码，读数为MX20025G，再第二次加标准砝码，读数为MS200L5G。则被校砝码与标准砝码的质量差M由下式计算得到MMX1MX2/2一MS1MS1/20045G一0025G/2001G，由此获得被校砝码的修正值为一001G。半周期偶数测量法消除周期性系统误差这种方法广泛用于测角仪上。周期性系统误差通常可以表示为ASIN2L/T式中T误差变化的周期；L决定周期性系统误差的自变量如时间、角度等。由公式可知，因为相隔T/2半周期的两个测量结果中的误差是大小相等符号相反的。所以凡相隔半周期的一对测量值的均值中不再含有此项系统误差。【案例】用电阻标准装置校准一个标称值为1的标准电阻时，标准装置的读数为10003。问该被校标准电阻的系统误差估计值、修正值、已